Een methode voor het bijhouden van de tijd evolutie van steady-state evoked potentials

Neurale entrainment is de synchronisatie van de neurale activiteit naar de periodiciteit van de zintuiglijke stimuli. Deze synchronisatie genereert het steady-state opgeroepen potentieel, dat wil zeggen oscillaties in het elektro-encefalogram fase-vergrendeld op de zintuiglijke stimuli. De klassieke interpretatie van de amplitude van de steady-state opgeroepen reacties, gaat uit van een constante neurale respons fase-vergrendeld om de stimulus, plus een willekeurig achtergrondgeluid niet gerelateerd aan de stimulus.

De stereotiepe reactie kan worden verkregen gemiddeld over herhaalde presentatie van de stimulus. Deze aanpak negeert de dynamiek van de respons, zoals in het geval van de opgeroepen potentiële aanpassing, opgewekt door langdurige blootstelling aan de stimulus. In diermodellen, de auditieve steady-state respons gegenereerd in de corticale hersengebieden, en draagt bij aan de continue presentatie van amplitude-gemoduleerde tonen.

Bij mensen is onlangs aangetoond dat de kracht van de fundamentele frequentie van steady-state visueel aangeroepen potentieel slechts in 30% van de proefpersonen stationair is. Wanneer de focus van het onderzoek is de dynamiek van entrainment, kunnen we aannemen dat de temporele evolutie van de reactie zal hetzelfde zijn in verschillende onafhankelijke experimentele runs. Daarom is het gemiddelde van het signaal in elk tijdperk over onafhankelijke runs bieden we een nauwkeurige weergave van de lange termijn dynamiek van de oscillatory respons.

Op basis van die veronderstelling hebben we een methode ontwikkeld om de tijdevolutie van de steady-state respons te karakteriseren. De methode bestaat uit het verwerven van verschillende opnames van dezelfde experimentele aandoening, na in plaats van het gemiddelde daaropvolgende tijdperken binnen de opnames. Tijdperken die overeenkomen met hetzelfde tijdvenster in de verschillende opnames worden gemiddeld.

In deze studie geven we een gedetailleerde beschrijving van de methode, met behulp van steady-state visueel opgeroepen potentialen als een voorbeeld van een reactie. Echter, de de methodologie kan worden gebruikt om de steady-state reacties van andere zintuiglijke stimuli te analyseren. Ten slotte presenteren we de voor- en nadelen van de methodologie, gebaseerd op de vergelijking met single-trial methoden gebruiken om de neurale entrainment te analyseren.

Welkom het onderwerp. Laat het onderwerp in een vriendelijke sfeer praten, hem of haar de doelstellingen en relevantie van deze studie uitleggen. Geef een beschrijving van relevante technische details.

Beantwoord al zijn of haar vragen grondig. Vermeld uitdrukkelijk dat hij of zij de experimentsessie op elk gewenst moment mag onderbreken. Vraag de vrijwilliger om de subject informed consent te lezen en het bijbehorende formulier te ondertekenen.

Reinig de hoofdhuid met ethanol, een oplossing voor 95%om de laag dode huidcellen en talg die het bedekken te verwijderen. Deze stap is belangrijk om de impedantie tussen de elektroden en de hoofdhuid te verminderen. Meet de hoofdomtrek om de grootte van de elektrodekap te definiëren die in het experiment zal worden gebruikt.

Vraag het onderwerp om de elektrode dop te dragen. Geef de instructies voor een comfortabele maar correcte positionering van de dop. Meet de afstand tussen nasion en inion.

Meet ook de afstand tussen de linker- en rechter pre-auriculaire punten. Corrigeer de positie van de elektrodedop. Zet geleidende gel in de elektrode locaties in aanmerking genomen voor het experiment.

Het aantal opnamelocaties kan naar behoefte variëren. Meestal nemen we op van 64 hoofdhuidlocaties met behulp van een radiosysteem. Plaats de opname-elektroden op de juiste locaties.

Begeleid de vrijwilliger naar de experimentele kamer en vraag het onderwerp om in een comfortabele positie te zitten. Plaats externe elektroden in perioculaire locaties om het elektrooculogram op te nemen. Deze signalen zullen worden gebruikt in de volgende stappen, voor het corrigeren van EEG-artefacten veroorzaakt door knipperen en oogbewegingen.

Het EEG-acquisitiesysteem inschakelen en de elektrodeimpedantie controleren. Corrigeer de impedantie, indien nodig, volgens de aanwijzingen van de fabrikant. Vraag het onderwerp om te knipperen en de ogen in verschillende richtingen te bewegen om ervoor te zorgen dat de EOG correct wordt opgenomen door de externe elektroden.

Pas de locatie van het scherm in de verticale richting aan, afhankelijk van de kijkhoek van het onderwerp. Ons scherm bestaat uit vier lichtgevende diodes gelegen op het midden van een 50x50 cm zwart scherm, als hoekpunten van het plein zijn 5x5 cm. Deelnemers zitten ongeveer 70 centimeter van het scherm, zodat de zijn van het kwadraat van LED's substends een visuele hoek van ongeveer vier graden.

Pas het luminantieniveau van het scherm aan op de bovengrens van het comfortabele niveau van de deelnemers. Stel de parameters van de visuele stimulatie in. In onze experimenten wordt een continue visuele stimulatie gepresenteerd waarbij de lichtintensiteit wordt gemoduleerd op 10Hz.

Presenteer de stimulus voor de tijd die nodig is in het experiment. Pauzeer de stimulatie gedurende twee minuten. Pauzes drie keer langer dan de stimulatieperiode worden aanbevolen.

Herhaal de presentatiestappen 30 keer. 30 runs van het experiment zorgen voor een hoge signaal-ruisverhouding van de metingen. Niettemin kan een hoger aantal herhalingen worden geïmplementeerd in het experimentele protocol.

Neem de EEG op met behulp van standaardprocedures. De experimentele runs kunnen in één bestand worden opgeslagen of er kan voor elke run een ander bestand worden gemaakt. De volgende stappen komen overeen met een standaard EEG-verwerking.

Deze verwerking wordt offline uitgevoerd en kan naar gelang van het geval worden gewijzigd. De opname opnieuw verwijzen aan de hand van een gemiddelde referentie. Band pass filter het EEG-signaal, afgesneden frequenties kunnen worden gewijzigd als dat nodig is.

Zet indien nodig de elektrodecoördinaten om naar het internationale 10-20-systeem. Verwijder de oculaire artefacten met behulp van de juiste procedures. Hiervoor kunnen verschillende technieken worden gebruikt.

Segmenteer de EEG-gegevens en tijdperken van de juiste lengte. Verwijder tijdperken met EEG-artefacten. Detrend de EEG tijdperken naar gelijkstroom driften.

Herschik de tijdperken in een gegevensmatrix van N-rijen en M-kolommen, waarin N het aantal opnamen vertegenwoordigt, en M, het aantal tijdperken. Kolom verstandig, gemiddeld de dataset. Daartoe moeten de dertig tijdperken die overeenkomen met hetzelfde tijdvenster in de verschillende opnamen worden gemiddeld in het tijddomein.

Bereken de amplitude van de steady-state respons aan het einde van het gemiddelde met behulp van de Fast Fourier Transform. De amplitude van de steady-state respons wordt gedefinieerd als de spectrale amplitude verkregen bij de frequentie van de amplitude modulaties van de zintuiglijke stimuli. Vector gemiddelde de amplitude van een add hawk aantal FFT bakken aan elke kant van de frequentie van de reactie om het resterende geluidsniveau te berekenen.

Plot de amplitude van de steady-state respons en de RNL als functie van kolomindex om de evolutie van de parameters tijdens de stimulatieperiode te verkennen. Resultaten. Figuur twee illustreert veranderingen in de golfvorm van de SSVEP als gevolg van de kolom wijze gemiddelde van tijdperken. Er werden dertig opnames gemaakt.

De neurale oscillatie tijd vergrendeld aan de stimulatie werd duidelijk als de kolom verstandig gemiddelde werd uitgevoerd. Opvallend is dat de periode waarin de SSVEP wordt gegenereerd, kan worden waargenomen in de sporen die overeenkomen met kolom één. In die kolom worden 02 seconden pre-stimulus basislijn uitgezet.

Daarom maakt de hier beschreven procedure het mogelijk om niet alleen de dynamiek van de oscillerende respons te karakteriseren zodra de neurale entrainment al is vastgesteld, maar ook de betrokkenheid van de neurale oscillaties. De gemiddelde amplitude van SSVEP verminderde tijdens het gemiddelde van de eerste tijdvakken van de kolommen en neigde om daarna te stabiliseren. Dit gedrag kan worden verklaard door de relatief hoge bijdrage van het geluid aan de responsamplitude berekend in de eerste gemiddeld tijdperken die wordt verzwakt als gemiddelde wordt uitgevoerd.

De standaarddeviatie van het restgeluidsniveau bleef relatief constant naarmate het aantal gemiddelden toenam, wat erop wijst dat de registratieomstandigheden stabiel waren langs de experimentele sectie. De hierboven gepresenteerde resultaten bepaalden de veranderingen in de pieksignaal-ruisverhouding van de metingen. Naarmate het gemiddelde vorderde, nam de pieksignaal-ruisverhouding toe naarmate het aantal gemiddelde tijdperken ongeveer steeg tot 18.

Verdere verhogingen van het aantal gemiddelden hadden geen significante invloed op de kwaliteit van het signaal. Ten slotte worden de dynamiek van de steady-state visuele opgeroepen potentiële amplitude, en het resterende geluidsniveau worden vertegenwoordigd in Fig. 4 Die dynamiek werden verkregen door het plotten van de respons parameters berekend aan het einde van de kolom wijze gemiddelde van tijdperken als een functie van het aantal kolommen als een functie van de tijd.

In dit onderwerp nam de responsamplitude geleidelijk toe tijdens de eerste 12 seconden, na het begin van de stimulus. De tijd, die aan de lengte van drie tijdvakken beantwoordt. Naarmate de stimulus aanhield, nam de respons in de volgende 12 seconden consequent af en bleef daarna relatief constant.

Deze resultaten kunnen niet worden verklaard door het gedrag van de RNL, omdat deze parameter relatief constant was tijdens de stimulatieperiode. De toename van de SSVEP amplitude na het begin van de stimulus, kan worden verklaard door integratieprocessen, die resulteren in de stabilisatie van de neurale entrainment. De daaropvolgende afname van amplitude suggereert de aanpassing van de SSVEP aan de aanhoudende stimulatie.

Deze hypothesen moeten echter worden getest in gecontroleerde experimenten met een passende steekproefgrootte. Het berekenen van de amplitude van de steady-state reacties na de tijd domein middeling van onafhankelijke runs impliceert het analyseren van alleen tijd-vergrendelde oscillaties, die overleven de gemiddelde. Deze procedure kan relevante informatie filteren met betrekking tot de dynamiek van de respons in individuele proeven.

Het garandeert echter een voldoende hoge signaal-ruisverhouding. Dit aspect kan van bijzonder belang zijn wanneer de reacties dicht bij de elektrofysiologische drempel liggen, een aandoening waarbij de detectie van de entrainment kan worden aangetast als gevolg van een lage signaal-ruisverhouding van de meting.